Les protons prennent leur origine à la source d’ions, qui se trouve dans l’accélérateur circulaire COMET. C’est là qu’en quelques fractions de seconde des atomes d’hydrogène sont scindés en électrons chargés négativement et en protons chargés positivement. Un champ électrique aspire les protons dans l’accélérateur circulaire, où ils tournent
630 fois en rond. Ils sont ensuite dirigés vers le trajet du faisceau , où des aimants les concentrent.
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Les stations de traitement du Centre de protonthérapie au PSI (Gantry 3 sur l’infographie) permettent d’irradier des tumeurs depuis toutes les directions. Pour
ce faire, la Gantry, plus précisément sa tête d’irradiation, doit pivoter autour du patient. L’énorme corps rotatif de la Gantry pèse 220 tonnes, et sa largeur atteint jusqu’à
10,5 mètres. Cette masse englobe notamment une structure en acier rotative, neuf aimants pour guider le faisceau de protons, le tube sous vide où les protons sont concentrés, des dispositifs de diagnostic de faisceau et un chemin de câble d’une largeur de 1,5 mètre. Deux moteurs électriques de
10 CV chacun assurent la rotation proprement dite.
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Sur les 50 mètres du trajet du faisceau, les protons filent à une vitesse équivalente aux deux tiers de la vitesse de la lumière jusqu’à la Gantry , où ils bombardent la tumeur en tir ciblé. La profondeur de leur pénétration dans l’organisme dépend de leur énergie. Des plaques en graphite assurent le bon niveau d’énergie. Plus la couche de graphite que les protons doivent traverser est épaisse, plus l’effet de freinage est important et plus les protons déposent tôt leur énergie dans les tissus. Lors de la planification du traitement, un dosimétriste se charge de calculer la distance à laquelle ces plaques doivent être placées dans le trajet du faisceau.
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Le faisceau de protons balaie la tumeur couche après couche. A l’intérieur du corps, les protons émettent avec précision
la majeure partie de leur énergie dans les tissus cancéreux. Les protons ont une densité énergétique élevée, ce qui endommage directement l’ADN, le matériel génétique, qui se trouve dans le noyau cellulaire et qui contient toutes les informations essentielles à la survie de la cellule. L’énergie absorbée par celle-ci entraîne également la formation de liaisons très réactives appelées «radicaux libres». Ces radicaux libres endommagent eux aussi l’ADN de la cellule .
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